 ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
|
Утверждаю
|
______________________
Руководитель ООП
по направлению 130400
декан ГФ проф. О.И. Казанин
|
_______________________
И.о. зав. кафедрой ОПИ,
доц. В.Б. Кусков
|
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«МАГНИТНЫЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ»
Направление подготовки: 130400 Горное дело
Специализация: №6 Обогащение полезных ископаемых
Квалификация (степень) выпускника: специалист, специальное звание "горный инженер"
Форма обучения: очная
Составитель: доцент кафедры ОПИ Львов В.В.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012
Цели и задачи дисциплины:
Цель курса - на основе теоретических закономерностей различных методов обогащения научить особенностям применения различных процессов обогащения полезных ископаемых, привить навыки оценки методов и умения инженерных расчетов аппаратов и схем обогащения.
Задачи курса: Студенты в процессе изучения дисциплины должны усвоить современные теоритические представления о разделении минералов в магнитных, электрических и комбинированных полях. Изучить процессы и аппараты основных, подготовительных и вспомогательных методов магнитного и электрического обогащения.
Место дисциплины в структуре ООП:
Программа дисциплины «Магнитные, электрические и специальные методы обогащения» составлена в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки специалиста согласно ФГОС и относится к базовой (общепрофессиональной) части (С.3.Б 17.1).
Дисциплина «Магнитные, электрические и специальные методы обогащения» – важная составная часть образовательной программы специалиста. Данная дисциплина базируется на знаниях, полученных при освоении таких дисциплин профиля как «История обогащения полезных ископаемых», «Обогащение полезных ископаемых», «Основы переработки минерального сырья», «Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению», «Горные машины и оборудование», и др. Кроме этого студенты должны обладать базовыми знаниями основ математики, физики, информатики и статистики.
Дисциплина «Магнитные, электрические и специальные методы обогащения» читается 4 курсе в 7 и 8 семестрах подготовки специалистов по специальности 130400 «Гонное дело». В 8 семестре выполняется курсовой проект.
В дальнейшем знания, полученные в ходе изучения дисциплины, могут быть использованы при изучении курсов: «Проектирование обогатительных фабрик», «Переработка руд черных металлов», «Исследование руд на обогатимость», «Переработка твердых коммунальных отходов» и др.
Для изучения дисциплины студенту необходимо: уметь выполнять простейшие расчеты технологических схем магнитного и электрического обогащения, знать основную терминологию обогащения и переработки полезных ископаемых, иметь основные представления о химических веществах, минералах и их происхождении.
Обучение данному предмету строится на междисциплинарной интегративной основе. Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине являются, наряду с другими дисциплинами данного учебного цикла, необходимыми для эффективного освоения последующих профессиональных дисциплин.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных (ОК) и профессиональных компетенций (ПК).
Общекультурные компетенции (ОК):
способность к обобщению и анализу информации, постановке целей и выбору путей их достижения (ОК-1);
уметь логически последовательно, аргументировано и ясно излагать мысли, правильно строить устную и письменную речь (ОК-3).
стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-9);
осознанием социальной значимости своей будущей профессии, наличием высокой мотивации к выполнению профессиональной деятельности (ОК-11);
Общепрофессиональные компетенции (ПК):
готовность использовать научные законы и методы при геолого-промышленной оценке месторождений твердых полезных ископаемых (ПК-2);
демонстрировать пользование компьютером как средством управления и обработки информационных массивов (ПК-4).
Владеть методами анализа, знанием закономерностей поведения и управления свойствами горных пород и состоянием массива в процессах переработки твердых полезных ископаемых (ПК-6).
В области производственно-технологической деятельности (ПТД):
владением методами рационального и комплексного освоения георесурсного потенциала недр (ПК-8);
владением основными принципами технологий эксплуатационной переработки твердых полезных ископаемых (ПК-9);
готовностью демонстрировать навыки разработки планов мероприятий по снижению техногенной нагрузки производства на окружающую среду при эксплуатационной переработке твердых полезных ископаемых (ПК-11);
использованием нормативных документов по безопасности и промышленной санитарии при проектировании, строительстве и эксплуатации предприятий по эксплуатационной переработке твердых полезных ископаемых (ПК-12);
готовностью принимать участие во внедрении автоматизированных систем управления производством (ПК-14).
В области организационно-управленческой деятельности (ОУД):
быть готовым оперативно устранять нарушения производственных процессов, вести первичный учет выполняемых работ, анализировать оперативные и текущие показатели производства, обосновывать предложения по совершенствованию организации производства (ПК-18).
В области научно-исследовательской деятельности (НИД):
способностью изучать научно-техническую информацию в области эксплуатационной переработки твердых полезных ископаемых;
готовностью выполнять экспериментальные и лабораторные исследования, интерпретировать полученные результаты, составлять и защищать отчеты (ПК-22);
готовностью использовать технические средства опытно-промышленных испытаний оборудования и технологий при переработке твердых полезных ископаемых, объектов (ПК-23).
В области проектной деятельности (ПД):
готовностью работать с программными продуктами общего и специального назначения для моделирования технологий эксплуатационной переработки твердых полезных ископаемых (ПК-28).
Для Специализации «Обогащение полезных ископаемых» выпускник должен обладать следующими профессионально-специализированными компетенциями (ПСК):
способностью анализировать горно-геологическую информацию о свойствах и характеристиках минерального сырья и вмещающих пород (ПСК-6-1);
способностью выбирать технологию производства работ по обогащению полезных ископаемых, составлять необходимую документацию в соответствии с действующими нормативами (ПСК-6-2);
способностью выбирать и рассчитывать основные технологические параметры эффективного и экологически безопасного производства работ по переработке и обогащению минерального сырья на основе знаний принципов проектирования технологических схем обогатительного производства и выбора основного и вспомогательного обогатительного оборудования (ПСК-6-3);
способностью разрабатывать и реализовывать проекты производства при переработке минерального и техногенного сырья на основе современной методологии проектирования, рассчитывать производительность и определять параметры оборудования обогатительных фабрик, формировать генеральный план и компоновочные решения гравитационных обогатительных фабрик (ПСК-6-4);
готовностью применять современные информационные технологии, автоматизированные системы проектирования обогатительных производств (ПСК-6-5);
способностью анализировать и оптимизировать структуру, взаимосвязи, функциональное назначение комплексов по добыче, переработке и обогащению полезных ископаемых и соответствующих производственных объектов при строительстве и реконструкции (ПСК-6-6).
4. В результате изучения дисциплины студент должен:
В результате освоение дисциплины “Магнитные и электрические методы обогащения” студент должен:
- иметь представление о современном состоянии упомянутых методов обогащения полезных ископаемых и путях их развития на ближайшую перспективу; об основных научно-технических проблемах данных методов обогащения; о месте этих методов в общей структуре обогатительного передела и взаимосвязи с другими методами и процессами обогащения;
- знать физические свойства полезных ископаемых, их структурно-механические особенности; теоретические основы изучаемых методов обогащения, процессы и аппараты применяемые для данных методов и особенности их эксплуатации; общие принципы проектирования обогатительных фабрик, включающих эти процессы;
- уметь производить сравнительную оценку экономической эффективности применения различных методов обогащения применительно к данному полезному ископаемому; обрабатывать результаты экспериментов; разрабатывать комплексные технологические процессы и схемы магнитного и электрического обогащения полезных ископаемых, обеспечивающие безотходные и экологически чистые технологии; выбирать схемы контроля и автоматизации производственных процессов обогатительных фабрик; проводить измерения параметров технологического процесса и оборудования; выбирать и рассчитывать необходимое количество оборудования для реализации технологической схемы обогащения; рассчитывать основные параметры обогатительного оборудования; выбирать и определять оптимальные режимы ведения технологического процесса в зависимости от вещественного состава и гранулометрической характеристики полезного ископаемого; анализировать устойчивость технологического процесса и качество выпускаемой обогатительной фабрикой продукции;
- владеть горной и обогатительной терминологией; навыками составления и отлаживания программ обработки данных на ЭВМ, использования базы данных для накопления и переработки производственной и научно-технической информации в области обогащения полезных ископаемых; анализа технико-экономических показателей работы обогатительной фабрики и разработки мероприятий для улучшения этих показателей.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 9 зачетных единицы (324 академ. час.).
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
7 семестр
|
8 семестр
|
Аудиторные занятия (всего)
|
204
|
102
|
102
|
В том числе:
|
–
|
–
|
–
|
Лекции
|
85
|
34
|
51
|
Практические занятия (ПЗ)
|
51
|
34
|
17
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
68
|
34
|
34
|
Самостоятельная работа (всего)
|
48
|
8
|
40
|
В том числе:
|
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
–
|
–
|
36
|
Реферат
|
–
|
–
|
4
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
экзамен
|
экзамен
|
экзамен
|
Общая трудоемкость час
Экзамен
зач. ед.
|
252
|
110
|
142
|
72
|
36
|
36
|
9
|
4
|
5
|
Содержание дисциплины
6.1. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Физические основы сепарации в магнитных полях. Теоретические основы метода. Определение метода, условия разделения минералов при магнитном обогащении. Основные физические понятия - магнитное поле, напряженность поля, магнитный момент, намагниченность, градиент напряженности, магнитная восприимчивость, магнитная индукция, магнитодвижущая сила, магнитный поток, магнитное сопротивление, закон магнитной цепи. Намагничивание зерна в магнитном поле и магнитные свойства минералов.
Раздел 2. Магнитные свойства руд, их классификация и связь со строением и подготовкой к сепарации.Классификация минералов по их магнитным свойствам. Влияние различных факторов (формы, крупности зерен, напряженности магнитного поля, температуры) на магнитные свойства сильно- и слабомагнитных минералов. Магнитный гистерезис и его роль при магнитном обогащении. Условия разделения минералов в магнитном поле, точность (чувствительность) разделения, равнопритягиваемые зерна, коэффициент равнопритягиваемости. Методика определения магнитной восприимчивости, напряженности и силы магнитного поля.
Раздел 3. Устройство сепараторов и вспомогательных аппаратов при магнитном обогащении Магнитные системы сепараторов. Классификация магнитных систем, применяемых в сепараторах для создания магнитного поля. Открытые многополюсные системы, бегущее магнитное поле, замкнутые магнитные системы, фильтрующие системы, создающие полиградиентные поля. Величина Hy и (HgradH)y для каждой системы, факторы ее регулирования. Динамика движения руды при тихоходном и быстроходном режимах работы. Влияние сил сцепления на процесс магнитного обогащения и меры борьбы с ними. Влияние водной среды на процесс магнитного обогащения, характеристика потока пульпы.Магнитные сепараторы и вспомогательные устройства, использующие магнитные поля, применяемые на обогатительных фабриках. Классификация магнитных сепараторов. Магнитные сепараторы со слабым магнитным полем для сильномагнитных руд для сухого и мокрого обогащения и для регенерации суспензии. Магнитные сепараторы с сильным полем для зернистых слабомагнитных руд для сухого и мокрого обогащения. Полиградиентные магнитные сепараторы для мокрого обогащения тонкого слабомагнитного материала с открытыми и замкнутыми системами. Конструкция отдельных типов сепараторов, область применения каждого типа, регулировка работы, технико-экономические показатели, техника безопасности. Применение сверхпроводимых материалов при конструировании сепараторов, разработка новых конструкций сепараторов.
Раздел 4.Вспомогательные магнитные аппараты.Железоотделители, магнитные анализаторы, намагничивающие и размагничивающие аппараты, магнитные конуса, гидросепараторы, фильтры, дешламаторы и гидроциклоны.
Раздел 5.Подготовка руды перед магнитным обогащением. Дробление, измельчение, грохочение, классификация по равнопадаемости, обеспыливание и обесшламливание руды. Сушка руды. Магнетизирирующий обжиг руды. Печи, применяемые для обжига, технико-экономические показатели.
Раздел 6.Практика магнитного обогащения. Установка, испытания и эксплуатация сепараторов, определение оптимальной производительности, проверочные расчеты шага полюсов, скорости барабанов. Типовые схемы обогащения слабомагнитных руд черных и редких металлов, сильномагнитных руд, керамического сырья, абразивных материалов. Регенерация суспензии с ферромагнитными утяжелителями. Основные технико-экономические показатели работы магнито - обогатительных фабрик. Техника безопасности.
Раздел 7. Физические основы сепарации в электрических полях. Теоретические основы метода. Определение метода, условия распределения минералов при электрическом обогащении, область применения. Основные физические понятия из электричества - электрическое поле, его напряженность, электрические свойства минералов, влияние на них температуры, особенности поведения частиц с различными электрическими свойствами в электрическом поле, явление обратимости, cилы, действующие на частицы в электрическом поле. Классификация процессов электрического обогащения по характеристике электрического поля и по способу получения частицами заряда.
Раздел 8. Свойства электропроводности руд, их классификация и связь со строением и подготовкой к сепарации.Процесс, использующий различие в электропроводности - принцип процесса, его особенности, основные типы электростатических сепараторов, их устройство, регулировка работы, технико-экономические показатели.
Трибоэлектрическое обогащение - принцип процесса, его особенности, измерение величины трибозаряда, определение его знака по правилам Коэна и Гезехуса. Основные типы трибоэлектрических сепараторов, их устройство, регулировка работы, технико-экономические показатели. Диэлектрическое обогащение - принцип процесса, его особенность, область применения, требования к среде разделения, основные типы диэлектрических сепараторов, особенность их устройства, технико-экономические показатели.
Флюидизационно-электростатическое обогащение - принцип процесса его особенность, область применения, флюидизационно-электростатический классификатор, его устройство, регулировка работы, технико-экономические показатели.
Общие понятия о пироэлектрическом и пьезоэлектрическом обогащении, особенности этих процессов, возможность их практического использования.
Обогащение в поле коронного разряда. Принцип процесса, область применения, понятие о коронном разряде, особенности зарядки частиц в поле коронного разряда, его величина. Влияние на эту величину электрических свойств и крупности частиц. Траектория движения частиц при подаче их в межэлектродное пространство ( при вдувании снизу и свободнопадающих). Поведение частиц при подаче непосредственно на осадительный электрод в поле коронного разряда и в комбинированное коронно-электростатическое поле. Классификация коронных сепараторов. Основные типы коронных (камерных) и коронно-электростатических (барабанных) сепараторов, их устройство, регулировка работы, технико-экономические показатели.
Трибоадгезионное обогащение
Принцип процесса, область применения, силы, действующие при данном процессе, условия разделения. Трибоадгезионные сепараторы, их устройство и регулировка работы, технико-экономические показатели.
Раздел 9.Подготовка руды перед электрическим обогащением Дробление руды, измельчение, классификация по крупности в электрическом поле, обеспыливание, сушка и подогрев, обработка поверхностно-активными веществами и практическая значимость такой обработки.
Раздел 10. Практика электрического обогащения.Электрооборудование сепараторов, техника безопасности и противопожарная техника при электрическом обогащении. Практика электрического обогащения при доводке черновых концентратов редких металлов и алмазов, при обогащении неметаллических полезных ископаемых и некоторых руд, пути развития электрического обогащения, охрана окружающей среды.
Раздел 11.Специальные методы обогащения. Обогащение по внешним признакам. Ручная разборка. Принцип процесса, схемы ручной разборки, область применения, экономическая целесообразность включения разборки в общую технологическую схему. Оценка эффективности процесса сортировки, аппараты для этого процесса, их технологический расчет, технико-экономические показатели.
Обогащение по объему. Избирательное грохочение. Принцип процесса, область применения, аппаратура. Тонкое гидравлическое грохочение, характеристика процесса, его назначение, режим процесса, аппаратура.
Обогащение по форме. Принцип процесса, область применения, аппаратура, технико-экономические показатели.
Обогащение по трению. Теоретические основы процесса, область применения, сепараторы трения, технико-экономические показатели.
Обогащение по твердости. Избирательное дробление и измельчение. Принцип процесса, область применения, показатели избирательности дробления. Аппараты для избирательного дробления (избирательные дробилки) и избирательного измельчения (оттирочные аппараты, мельницы абразивного действия - мельницы мешалки), технико-экономические показатели. Возможность использования специальных методов для избирательного разрушения материалов (ультразвук, декрипитация, электрогидравлический удар).
Обогащение по упругости. Принцип процесса, коэффициент упругости, область применения, сепараторы упругости, технико-экономические показатели.
Термоадгезионное обогащение. Принцип процесса, область применения, аппаратура, технико-экономические показатели.
Раздел 12. Радиометрическое обогащение. Принцип процесса, область применения. Основные свойства руд, влияющие на процесс - контрастность руды, гранулометрический состав, наличие примесей. Кривая контрастности, показатель контрастности, степень соответствия признака разделения содержанию ценного компонента в исходном материале. Принципиальное устройство радиометрического сепаратора любого типа, режим радиометрического обогащения, подготовка материала перед данным процессом, технико-экономические показатели. Техника безопасности при работе с радиометрическими сепараторами, охрана труда.
Радиометрическое обогащение естественно радиоактивных руд. Аппаратура для данного процесса, ее устройство, регулировка работы.
Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. Общий принцип, положенный в основу данного метода, виды первичных излучений, используемых при радиометрическом обогащении, характер воздействий излучений на минералы. За счет чего возникают вторичные излучения. Классификация процессов радиометрического обогащения нерадиоактивных полезных ископаемых, их характеристика.
Процессы радиометрии данного сырья при обогащении, имеющие наибольшее практическое значение: фотонейтронный, гаммаабсорбционный, нейтронноактивный, рентгено-люминесцентный, фотометрический, фото-абсорбционный. Принцип каждого процесса, область применения, аппаратура, ее устройство и регулировка работы, технико-экономические показатели. Практика радиометрического обогащения и перспективы ее развития.
6.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№N п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
1
|
«Проектирование обогатительных фабрик»,
|
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
2
|
«Моделирование процессов обогащения»
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
|
3
|
«Переработка руд черных металлов»
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
|
4
|
«Исследование руд на обогатимость»
|
|
|
|
|
|
+
|
|
|
|
+
|
+
|
+
|
5
|
Переработка твердых коммунальных отходов
|
|
|
|
|
|
+
|
|
|
|
+
|
+
|
+
|
6.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекции
|
Практ. зан.
|
Лаб. зан.
|
СРС
|
Всего час.
|
1
|
Физические основы сепарации в магнитных полях.
|
4
|
4
|
4
|
|
12
|
2
|
Магнитные свойства руд, их классификация и связь со строением и подготовкой к сепарации.
|
2
|
2
|
2
|
|
6
|
3
|
Устройство сепараторов и вспомогательных аппаратов при магнитном обогащении
|
4
|
4
|
4
|
|
12
|
4
|
Вспомогательные магнитные аппараты
|
4
|
4
|
4
|
|
12
|
5
|
Подготовка руды перед магнитным обогащением
|
2
|
2
|
2
|
|
6
|
6
|
Практика магнитного обогащения
|
4
|
4
|
4
|
|
12
|
7
|
Физические основы сепарации в электрических полях
|
4
|
4
|
4
|
|
12
|
8
|
Свойства электропроводности руд, их классификация и связь со строением и подготовкой к сепарации
|
4
|
4
|
4
|
|
12
|
9
|
Подготовка руды перед электрическим обогащением
|
2
|
2
|
2
|
|
6
|
10
|
Практика электрического обогащения
|
4
|
4
|
4
|
8
|
20
|
11
|
Специальные методы обогащения
|
21
|
8
|
17
|
40
|
86
|
12
|
Радиометрическое обогащение
|
30
|
9
|
17
|
|
56
|
ИТОГО:
|
85
|
51
|
68
|
48
|
252
|
7. Лабораторный практикум
№
|
№ раздела дисциплины
|
Наименования лабораторных работ
|
Трудоемкость
(час.)
|
1
|
2, 6
|
Исследование влияния крупности исходного материала на технологические показатели магнитного обогащения; измерение напряженности магнитного поля.
|
9
|
2
|
3, 5
|
Магнитный анализ сильномагнитных руд на трубчатом анализаторе.
|
9
|
3
|
7, 10
|
Исследования влияния напряженности электрического поля на технологические показатели электрического обогащения в поле коронного разряда.
|
9
|
4
|
8
|
Исследования влияния напряженности электрического поля на технологические показатели электрического обогащения в поле коронно-электростатическом поле.
|
4
|
5
|
9
|
Исследование влияния параметров магнезирующего обжига на извлечение железа в концентрат
|
3
|
6
|
11,12
|
Устройство и принцип действия различных типов радиометрических сепараторов.
|
34
|
|
Итого:
|
|
68
| |
